用于住宅電梯內的快遞分揀助手結構設計*

張佳欣，王洪洋，蘭藝聞，劉士寶

(沈陽理工大學 機械工程學院，遼寧 沈陽110159)

隨著電子商務的發展，各大電商平臺物品交易量龐大，傳統物流方式面臨巨大挑戰。每逢雙十一、618等購物節，時常有爆倉情況出現[1]。然而快遞在“最后一公里”尤其是針對樓道內的派送中，仍然以快遞員送貨為主[2]。這一送貨方式不僅存在著成本過高、配送效率低下等問題，而且在新冠肺炎疫情這一特殊時期，不利于防控。對于這一問題，設計此裝置，可以代替快遞員，進行各個樓層的快遞派送。

1 結構組成

此裝置包含伸縮支架、送貨小車、載貨基臺等部分，采用伸縮架結構固定快遞，既可以滿足隨著快遞逐漸被送出，貨物逐漸減少，固定效果不發生改變的需要，又能在全部分揀完畢后，讓整個裝置完全收回成凳子大小，方便乘坐電梯的人休息，達到一物兩用的效果。分揀助手送貨時的狀態如圖1所示。

圖1 分揀助手送貨狀態示意圖

小車上安裝的送貨小板與載物的基臺配合，在小板打開時將快遞帶出，關閉時令小車收回到伸縮架下，可進一步節約空間。分揀助手收起時的狀態如圖2所示。

圖2 分揀助手收起時狀態示意圖

2 工作原理及尺寸計算

2.1 工作原理

此裝置設有車輪、車上小板兩個主動件，送貨時，車輪轉動，將伸縮架下的最底層快遞帶出，小車到達電梯轎廂門后，車上小板轉動將快遞推出，車輪反向轉動，收回到伸縮架下邊，車上小板反轉，回到直立狀態。準備派送下一樓層。在全部快遞送出后，整個裝置將收回成一個凳子狀態，可供電梯乘客乘坐休息[3]。送貨狀態如圖1所示，全部收回狀態如圖2所示。

2.2 尺寸計算

常用電梯尺寸，此裝置占各電梯面積如表1所示。

表1 常用電梯尺寸及此裝置占各電梯面積統計表

除可乘坐在裝置收回后的凳子上的一個人外，所占面積不足一人所占空間，且整個裝置重量占電梯總承重較小，不影響電梯的正常使用[4]，如表1所示。收回成凳子時凳子面尺寸如圖3所示。送貨小車部分設置有推貨小板，小車外殼，車面上方滾子等，小車外殼用于小車整體的固定，推貨小板用于將快遞推出，推貨小板由一圓柱形套筒和一塊擋板組成，套筒為主動件，轉動時可帶動擋板轉動，以達到推貨或收回的目的[5]。

圖3 伸縮架最上層支架尺寸示意圖

此推貨小板的高度為158mm，擋板的高度為102mm。如圖4所示。

圖4 推貨小板尺寸示意圖

整體機構收起時高度為522mm，可供住戶坐下休息或放一些包裹。為滿足實際送貨的需要，整體機構支撐起的總高度約為1200mm，若后續快遞增多，可通過加長或添加中間支架個數的方式增加整體可送貨物容量。

3 受力分析與強度校核

對小車到達電梯門處，推板接觸到快遞箱的瞬間進行受力分析，詳細過程如圖5所示。

圖5 推板受力分析圖

計快遞箱對推板的推力F1，舵機對推板的扭矩M=1.96N·m，AC=110mm，BC=30mm。

由(1)(2)(3)解得：

對小車推板進行應力分析如圖6，圖7所示，通過應力分析可知小車推板最大應力為2.28MPa，小于許用應力[σ]=370MPa，故此小車推板滿足強度要求[6]。

圖6 小車推板受力15.8N時應力分析

圖7 小車推板受力18.6N時應力分析

當伸縮架收回且有人坐在上面時，受力部分為伸縮架最上方支架，因此對伸縮架最上方支架進行應力分析，如圖8，圖9所示。可以看到最大應力為16.8MPa，小于許用應力[σ]=370MPa，因此當人坐凳子上面時，滿足強度要求[7-8]。

圖8 伸縮桿縮回后承重800N時應力分析

圖9 伸縮桿縮回后承重1000N時應力分析

4 結束語

本文給出了用于住宅電梯內的快遞分揀助手的結構設計的完整方案；對伸縮架最上方支架與小車推板進行應力分析，經上述計算，證明符合設計要求，強度達標；通過測試此結構可以實現幫助快遞員送貨的目的，具有推廣價值。